« Comparateur Numérique » : différence entre les versions
mAucun résumé des modifications |
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Le PCB usiné (il faudrait que j'affine mes paramètres de coupe car c'est un peu brutal) | Le PCB usiné (il faudrait que j'affine mes paramètres de coupe car c'est un peu brutal) | ||
[[Fichier:Avec les composants.png|sans_cadre]] | |||
Avec les composants. | |||
==== Les mesures ==== | ==== Les mesures ==== | ||
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En sortie | En sortie | ||
[[Fichier:Sortie interface comparateur.png|alt=clock-data out|sans_cadre|511x511px]] | [[Fichier:Sortie interface comparateur.png|alt=clock-data out|sans_cadre|511x511px]]: | ||
On a bien une mise à niveau et une inversion du signal. | On a bien une mise à niveau et une inversion du signal. | ||
Version du 11 juin 2024 à 17:52
Analyse hardware
J'ai acheté un comparateur numérique sur Amazon. Il est donné pour avoir une sortie RS232.
En revanche la connectique est "exotique" (un trou dans le boitier et 4 traces sur le PCB de l'appareil) et aucune explication dans la doc. La majorité des vendeurs disent que le "kit connectique" est disponible séparément mais aucun de mes messages aux distributeurs ni question sur le site Amazon ne m'a donné de réponses.
Il n'y a pas de marque sur ce modèle donc pas de fabricant à contacter. Alors je sors mon oscilloscope, mon multimètre et mes pointes de touches maisons pour comprendre de quoi il en retourne "à la main".
Si on ouvre le cache du connecteur (le petit, le grand c'est celui de la pile) on voit qu'on a accès directement au PCB de la carte et que 4 conducteurs sont présents.
On nommera ces broches de 1 à 4 de gauche à droite. Les couleurs donnent déjà un indication de ce que j'ai déduit de mes mesures.
A priori la broche 4 est la masse et la 1 est la tension d'alim de la pile (1,17V avec une pile... pas toute neuve mais 1.6 avec une pile neuve).
En 2 et en 3 on voit passer des données.
En 2 on voit passer un signal qui ne ressemble pas à un signal UART!
Mon "GND" était pas parfait mais ce ressemble a un message aussi et c'est moins régulier.
Définitivement, avec mes pointes de touches je n'arrive à rien de propre. Je décide d'ouvrir la bête. Je soude trois fils sur les broches 2, 3 et 4 et je rebranche mon oscilloscope.
Il faut être très prudent lors de cette opération. L'écran LCD est relié au circuit imprimé par un connecteur qui est un sandwich de couches conductrices et isolantes en plastique souple. C'est impossible à remettre en place correctement. Au bout de 50 essais j'ai un affichage "a peu près" correct. Faut se mettre bien en face!. Quand j'aurais terminé je penses que j'en achèterais un neuf!
Analyse du signal de sortie
Voie 1 (rouge) sur 3
Voie 2 (jaune) sur 2
Les deux masses à 4
On visualise:
Je n'ai pas mis d'échelle mais mes mesures donnent :
- Un message toutes les 110 ms
- Le message lui même dure 8ms
Regardons de près le signal pour une mesure à 0mm:
Intuitivement :
- La voie 1 (broche 3) semble être un horloge (elle ne change jamais quel que soit la mesure)
- La voie 2 (broche 2) semble être la mesure dans un format étrange.
Après une après midi de creusage de tête j'ai compris plusieurs choses:
- Le signal de la voie 2 est un signal logique dont il faut lire l'état à chaque front montant de l'horloge.
- Le message contient 6 groupes de 4 bits. (24 bits)
- Le bit 23 indique l'unité (0="mm" et 1="in")
- Le bit 20 c'est le signe (0="+" et 1="-")
- Seul les 3 premiers quartets (12 premiers bits) semblent significatifs les 2 suivants sont toujours à zéro
- Pour le reste la seule chose que je vois c'est que le bit 0 est l'unité car il est à 0 pour les nombres paire et à 1 pour les impairs.
Décodage en mode métrique (unité ="mm")
| Signal décodé | Mesure affichée | Valeur binaire
12 premiers bits |
Valeur décimale
bit0 = lsb |
|---|---|---|---|
| 0000 0000 0000 0000 0000 0000 | 0mm | 000000000000 | 0 |
| 0100 0000 0000 0000 0000 0000 | 0,02mm | 010000000000 | 2 |
| 0111 0100 1000 0000 0000 0000 | 3.02mm | 011101001000 | 302 |
| 0101 0111 1100 0000 0000 0000 | 10,02mm | 010101111100 | 1002 |
| 1111 0110 1000 0000 0000 0000 | 3,67mm | 111101101000 | 367 |
| 0111 1110 1010 0000 0000 0000 | 14,06mm | 011111101010 | 1406 |
| 1010 0100 0100 0000 0000 1000 | -05,59mm | 101001000100 | 549 |
| 1110 0101 0010 0000 0000 1000 | -11,91mm | 111001010010 | 1191 |
On voit rapidement que la valeur binaire correspond à la mesure *100. On à le nombre de centièmes de mm.
On est donc précis à 0.01 mm près soit 10µm.
Décodage en mode impérial (US ?)
Le décodage est acquis je me focalise sur les correspondance entre l'entier transmis et la valeur affichée.
| Mesure affichée | Valeur binaire
12 premiers bits |
|---|---|
| 0 in | 0 |
| 0.1445 in | 289 |
| 0.0025 in | 5 |
| 0.1715 in | 343 |
| 0.277 in | 554 |
| 0.0245 in | 49 |
| 0.267 in | 534 |
C'est moins évidant (c'est toujours bizarre avec les unités impériales).
La représentation "XY" nous donne l'équation : mesure=valeur*0,0005
En gros on divise par 2000. on a le nombre de 1/2000 de pouces de la mesure. Quand je vous disais que les anglais étaient bizarres dans leurs unités.
On est précis à 1/2000 de pouces soit 25,4/2000 soit 0.0127 mm ou 12.7 µm. Il vaut mieux travailler en mm car les unités impériales semblent être des interpolations!
Conclusion
Dans la doc sur Amazon on a :
Déjà "Porta A" je ne comprends pas bien ce que ça veut dire mais RS232 c'est archi faux. Les signal est pas du tout compatible UART et pas non plus en niveaux -12/+12V (ni 0/5V).
En revanche "Porta B" c'est bien un emplacement pour une pile LR44 !
Le hardware nécessaire
Les niveaux
On a vu que les signaux si=ont entre 0 et1.6 V max (si le pile est neuve mais à 1.2V le comparateur marche encore).
Pour un microcontrôleur classique (ex ESP32) on a les valeurs limites haut bas suivantes:
Si on compare ça avec le signal issue du comparateur on à
On voit bien que le niveau "haut" du signal reste bien en dessous du minimum du niveau bas de l'ESP 32. (1.6 < 2.4).
Il faut donc amplifier ce signal. Certains utiliseraient des transistor MOSFET mais, je maitrise mal le sujet, je n'en ai pas en stock. En revanche j'ai des transistors bipolaires et c'est assez facile a gérer.
L'électronique
J'ai fait le petit schéma :
Riens de complexe, deux transistors NPN montés utilisé en mode saturé/bloqué.
On fait un PCB:
J'ai fais des grosses traces et des pads éloignés car je veux utiliser ma CNC pour faire le travail.
Le PCB usiné (il faudrait que j'affine mes paramètres de coupe car c'est un peu brutal)
Avec les composants.
Les mesures
Si on compare l'entrée à la sortie
Le signal d'entrée (0-1,6V) est bien transformé en signal entre 0 et 3.3V.
Attention cependant on a utilisé un transistor NPN le signal est inversé. Il faudra en tenir compte dans le logiciel!
Visualisation clock + data
En entrée
En sortie
:
On a bien une mise à niveau et une inversion du signal.
Les étapes suivantes...
Maintenant il faut écrire un programme pour un microcontrôleur quelconque (Arduino, ESP32... je ne sais pas encore) pour décoder ce signal et l'envoyer sur un écran et surtout sur l'UART.
Ensuite il faudra usiner un connecteur "maison" pour pas être obligé de démonter un comparateur à chaque fois.
Et... le top du top, écrire une programme pour piloter une CNC 3018 et sortie un fichier "heigth" pour corriger les erreurs de planéité.